Tipuri de locuri de muncă 

Articole din metalurgia pulberilor. Produse din metalurgia pulberilor

Aceasta este deja o zonă imensă și în dezvoltare rapidă a metalurgiei.

Adevărat, în prezent doar aproximativ 0,1 la sută - o mie din producția mondială de metale - trece prin stadiul metalurgiei pulberilor, dar acest lucru nu îi caracterizează încă locul în industrie. La urma urmei, fiecare kilogram de produse care folosesc metode de metalurgie a pulberilor este echivalent cu câteva kilograme de produse metalice realizate prin tăiere: în metalurgia pulberilor aproape nu există deșeuri, iar la tăiere, o cantitate imensă de metal intră în așchii. Pe de altă parte, un kilogram de aliaje dure metalo-ceramice produse prin metalurgia pulberilor înlocuiește zeci de kilograme de oțel de scule înalt aliat.

Metalurgia pulberilor este utilizată în cazurile în care nu pot fi utilizate alte metode pentru a prepara un produs cu proprietățile ridicate cerute din materiale adecvate.

Cum, de exemplu, poți face cel mai subțire păr al unui bec electric din wolfram super dur, care are și un punct de topire de 3400 de grade? Nici tăierea, nici desenarea, nici rularea nu pot fi folosite aici.

Cum se prepară un aliaj de două metale care au puncte de topire puternic diferite - de exemplu, cuprul (se topește la 1083 de grade) și wolfram?

Cum se produce un material care conține, împreună cu incluziuni metalice și nemetalice, de exemplu, particule de corindon sau praf de diamant?

Cum se face o carcasă metalică pentru rulment, astfel încât întreaga sa grosime să fie pătrunsă de pori și astfel încât numărul lor total (în termeni procentuali) să corespundă strict cu cel specificat?

Din ce aliaje vor fi făcute, navele interstelare de poimâine?!

Toate aceste probleme tehnologice pot fi rezolvate prin metalurgia pulberilor. Dar asta nu este tot. Metalurgia pulberilor poate concura din punct de vedere al eficienței cu alte tipuri de prelucrare a metalelor. Astfel, pentru a fabrica un angrenaj de fier folosind metoda obișnuită, este nevoie de 30 de ore de muncă de la un muncitor calificat. Producția unui astfel de angrenaj folosind metalurgia pulberilor necesită 10 ore de muncă de către un muncitor slab calificat.

Folosind metalurgia pulberilor, este posibil să se producă produse care sunt realizate atât de precis încât nu necesită nicio prelucrare suplimentară. Pierderile de metal în timpul metalurgiei pulberilor sunt extrem de mici, iar puritatea materialelor rezultate poate fi foarte mare.

Cu toate acestea, nu trebuie să presupunem că metalurgia pulberilor poate înlocui toate celelalte tipuri de prelucrare a metalelor. Și are o serie de deficiențe semnificative. Produsele realizate prin aceasta metoda, datorita porozitatii lor mari, au o capacitate crescuta de oxidare, mai ales ca poate aparea pe toata grosimea metalului. Au proprietăți plastice scăzute. Formele în care produsele sunt presate din pulbere metalică sunt, de asemenea, scumpe, astfel încât metalurgia pulberilor este profitabilă doar în producția de masă. Dimensiunea și forma produselor rezultate sunt în prezent limitate.

Dar cel mai important dezavantaj al metalurgiei pulberilor este costul ridicat al pulberilor metalice - materiile prime pentru fabricarea produselor prin această metodă.

Multe metode au fost propuse, testate și utilizate de ingineri pentru a obține pulberi metalice cu finețea de fractură necesară.

Cea mai simplă și mai comună este măcinarea în morile cu bile. Impactul bilelor de fontă zdrobește metalul fragil, suflarea de aer care curge prin tamburul morii duce departe cele mai mici particule, separatorul le separă doar pe cele care au atins dimensiunile cerute, iar pe cele mai mari le readuce la moara pentru finisare. În orice caz, inginerii cunosc acum o serie de moduri de a produce pulberi dintr-o varietate de materiale, o varietate de finețe de măcinare și cu o varietate de forme de particule. Deoarece forma particulelor joacă, de asemenea, un rol în metalurgia pulberilor.

Dar asta nu înseamnă că s-au găsit toate cele mai bune și mai profitabile metode. Dimpotrivă, după toate probabilitățile, cei mai buni și mai economici își așteaptă descoperitorii.

Dar pulberile necesare au fost obținute. Sunt amestecate. Acesta este, de asemenea, un proces complex: la urma urmei, calitatea viitorului produs depinde în mare măsură de uniformitatea amestecului. Amestecul este apoi pus într-o formă și presat.

Ridică o bucată de metal. Acesta este un corp solid în care orice particulă este în contact strâns cu toate particulele din jur. Există substanțe în altă stare în tehnologie - așa-numiții coloizi. Sunt particule minuscule care măsoară sutimi și miimi de micron, suspendate într-un lichid. Particulele coloide nu se ating deloc. Pulberile metalice sunt o încrucișare între aceste două stări extreme ale unei substanțe clasificate prin aderență, contactul particulelor, din cauza suprafeței lor totale doar o mică parte se află în stare de contact una cu cealaltă.

Dar aceste zone de contact sunt cele mai importante în tabloul fizic al metalurgiei pulberilor. Prin aceste zone trece fluxul principal de energie termică și electrică, ele experimentează stres maxim în timpul presării și în ele are loc procesul de sinterizare a particulelor într-un monolit continuu.

În timpul procesului de presare, particulele se apropie unele de altele, suprafața de contact a particulelor crește, se împletesc între ele cu proeminențele și neregularitățile lor. Dar, desigur, produsul care iese din presa la rece nu este încă terminat. Presarea a asigurat doar că forma viitorului produs a fost obținută pentru prelucrare ulterioară. Și stă în sinterizare.

Sinterizarea se realizează la o temperatură mai mică decât punctul de topire al componentei principale a amestecului de pulbere, dar provoacă o serie de modificări semnificative în starea fizică a produsului presat. În amestec au loc procese complexe de difuzie a atomilor, aderența particulelor între ele și dizolvarea reciprocă a substanțelor. Ca urmare, după răcire, se obține un produs finit cu proprietățile specificate.

Desigur, aceasta este doar o linie tehnologică generală pentru producția de produse folosind metalurgia pulberilor. În fiecare caz specific, pentru fiecare grup de materiale, există diferite versiuni ale acestei tehnologii. Adesea presarea se efectuează simultan cu încălzirea. Se întâmplă ca sinterizarea să fie efectuată într-o atmosferă de gaze inerte. Se întâmplă ca presarea să fie efectuată prin presiunea totală a lichidului comprimat și nu prin presiunea unilaterală a poansonului de presare. Puteți găsi instalații în care nu se efectuează presarea, ci rularea pulberilor. Și așa mai departe și așa mai departe.

Cu siguranță nu am epuizat toate utilizările metalurgiei pulberilor!

Metalurgia pulberilor este strâns legată de ingineria electrică. Filamentele lămpilor electrice, tuburilor radio și tuburilor cu raze X trebuie să funcționeze la o temperatură de 2-3 mii de grade și să aibă o rezistență mecanică suficientă. Aceste piese sunt preparate din wolfram, molibden și tantal folosind metalurgia pulberilor.

Frezele ceramico-metal, care au apărut în ultimii ani, au făcut o adevărată revoluție în tăierea metalelor. Desigur, au făcut posibilă creșterea vitezei de tăiere de zeci de ori! După ce au pătruns în minerit, au făcut posibilă accelerarea semnificativă a forării puțurilor. Dar conțin carburi - compuși cu carbon din cele mai refractare metale. Astfel, carbura de titan, o componentă comună a unor astfel de freze, se topește la o temperatură de numai 3140 de grade, carburile de zirconiu și niobiu - la 3500 de grade, carbura de tantal - la 3380 de grade. Desigur, numai metalurgia pulberilor face posibilă obținerea de plăci înguste care sunt sudate pe suporturi de tăiere și care conțin aceste carburi.

Aliajele dure din pulberi de carbură au făcut posibilă creșterea vitezei de tăiere nu numai a metalelor. Sunt folosite la fabricarea matrițelor pentru prese și matrițelor pentru tragerea de sârmă de oțel, burghie și calibre de filet etc.

Și în toate aceste cazuri, aliajele dure trec testul cu onoare. O ștampilă metalo-ceramică pentru producția de aparate de ras de siguranță poate rezista până la 2 miliarde de ștanțare, atunci când o ștampilă convențională din oțel trebuie schimbată după 15 milioane de ștanțare. Durata de viață a rolelor din carbură este de 100 de ori mai lungă decât cea a rolelor obișnuite de oțel. O matriță de oțel vă permite să trageți 80 kg de sârmă de fier înainte de uzură, o matriță de carbură - până la 50 de tone, de 600 de ori mai mult!

Iată ce sunt aliajele dure, produse prin metalurgia pulberilor. Ele ar putea fi numite materiale de mare viteză, deoarece utilizarea lor este foarte des asociată cu viteze mari. Iar creșterea vitezei este una dintre caracteristicile cele mai distinctive ale tehnologiei de astăzi.

Luați, de exemplu, motorul aviației moderne de mare viteză – motorul cu reacție. Sosirea sa a făcut imediat posibilă dublarea vitezei de zbor a aeronavei. El a făcut posibilă ridicarea tavanului aeronavei în acele zone ale atmosferei în care motorul cu piston se sufoca. Știați că un motor cu reacție încă nu își poate dezvolta întreaga putere posibilă? Că mai mult aer decât este necesar în camerele sale de ardere sau chiar este pulverizată apă pentru a scădea temperatura gazelor de ardere, deși cu cât este mai mare, cu atât mai economică funcționarea motorului? Și asta se face pentru că nu există materiale care să poată funcționa mult timp în fluxul violent al acestor gaze, care au o temperatură de peste una și jumătate până la două mii de grade.

Da, aliajele moderne de metal turnat, care includ adaosuri de crom, nichel, cobalt (am vorbit despre ele), nu pot funcționa la temperaturi peste 850–900 de grade. La temperaturi mai ridicate, ar trebui folosite metale refractare, carburi și nitruri. Și, desigur, metalurgia pulberilor este cea care face posibilă fabricarea pieselor de echipamente necesare din acestea.

Unul dintre cele mai promițătoare astfel de materiale este carbura de titan. Rezistă bine șocul termic - încălzire rapidă la pornirea motorului și răcire rapidă la oprirea acestuia. Cu adăugarea a 20% cobalt la o temperatură de aproximativ 900 de grade, este aproape de două ori mai puternic decât cele mai bune aliaje metalice rezistente la căldură.

Și duza unui motor cu reacție... Un tub în expansiune în care gazele fierbinți, accelerându-și mișcarea, creează o forță reactivă. Ce eforturi nu fac designerii pentru a-i scădea temperatura! Este răcit de combustibilul care intră în camera de ardere, este făcut poros, iar o parte din combustibil este pompat prin acești pori. Evaporându-se pe suprafața interioară a țevii, combustibilul o răcește și creează un strat de gaz rece la suprafață.

Trebuie să adaug că astfel de țevi poroase, capabile să „transpire” la căldură, pot fi făcute și numai prin metalurgia pulberilor?

Aceeași metodă este folosită pentru a realiza rulmenți poroși cu autolubrifiere uimitoare. Porii din ele sunt umpluți cu ulei. De îndată ce rulmentul se încălzește, uleiul se extinde și începe să iasă din pori și să creeze un strat lubrifiant. Pe măsură ce se răcește, uleiul este absorbit înapoi, ca apa într-un burete.

Metoda metalurgiei pulberilor este folosită pentru a pregăti cele mai fine filtre și garnituri de frecare ale ambreiajelor, angrenajelor și camelor, șaibelor și miezurilor de electromagneți, perii de dinamo și contacte electrice ale instrumentelor de precizie și așa mai departe și așa mai departe, deoarece astăzi este imposibil să enumerați tot ce se face prin această metodă, iar mâine aceasta lista se va dubla și tripla...

Folosind metode de metalurgie a pulberilor, este posibil să se facă părți ale mașinilor, aparatelor și instrumentelor din beriliu strălucitor, precum și din multe alte metale.

După cum știți, piramidele în care egiptenii antici își îngropau faraonii au fost jefuite în vremuri străvechi. Au fost jefuite și mormintele în stâncă ale regilor egipteni. Și doar întâmplător a ajuns în vremea noastră înmormântarea faraonului Tutankhamon, care a trăit în secolul al XIV-lea, pierdută în vremuri străvechi. î.Hr e.

Istoricii au găsit o mulțime de lucruri interesante în mormântul său când, în 1922, au coborât pentru prima dată de-a lungul unor pasaje întortocheate tăiate în stâncă în locuința postumă a faraonului. Aparent, Tutankhamon avea o dragoste specială pentru operele de artă - mormântul era literalmente umplut cu ele. Iar printre ele s-au descoperit pumnale decorate cu aur pudrat.

Se pare că aici se află originile metalurgiei pulberilor!

Cu toate acestea, nu numai egiptenii, ci și vechii locuitori ai Americii - incașii - au știut să producă produse prin sinterizarea pulberilor de metale prețioase. Dar timp de multe secole arta antică a fost uitată. Dezvoltarea metalurgiei a luat o altă cale.

Abia la începutul secolului al XIX-lea, când a apărut prima dată întrebarea despre metoda de realizare a obiectelor din metale refractare, priceperea uitată a fost reînviată pentru scurt timp. A fost reînviat de remarcabilul metalurgist rus Piotr Grigorievici Sobolevski.

A folosit metalurgia pulberilor pentru a face monede și medalii din platină. A fost aproape imposibil să-l topești în acei ani: la urma urmei, aceasta necesită o temperatură de 1773 de grade. Sobolevsky a plasat platină spongioasă purificată, obținută prin prelucrarea chimică a mineralelor naturale, într-o matriță, a supus-o la presare, apoi la încălzire și la presare din nou. Rezultatul au fost produse metalice dense. Asta a fost în 1826.

Timp de câteva decenii au folosit metoda metalurgistului rus atât în ​​țara noastră, cât și în străinătate. Apoi au învățat să topească platina. Și din nou, metalurgia pulberilor a murit timp de multe decenii.

A fost reînviat la începutul secolului al XX-lea și acum nu va renunța la pozițiile câștigate. Dimpotrivă: va capta din ce în ce mai multe domenii noi de aplicare.

Metalurgia pulberilor este un domeniu de tehnologie care acoperă un set de metode de producere a pulberilor metalice și a compușilor de tip metal, semifabricate și produse din acestea (sau amestecurile acestora cu pulberi nemetalice) fără a topi componenta principală.

Tehnologia metalurgiei pulberilor include următoarele operații:

  • obținerea pulberilor metalice inițiale și prepararea unei încărcături (amestec) din acestea cu o compoziție chimică și caracteristici tehnologice date;
  • pulberile de turnare sau amestecurile acestora în semifabricate cu o formă și dimensiune dată (în principal prin presare);
  • sinterizarea, adică tratamentul termic al pieselor de prelucrat la o temperatură sub punctul de topire al întregului metal sau al părții sale principale.

După sinterizare, produsele au de obicei o oarecare porozitate (de la câteva procente la 30-40% și, în unele cazuri, până la 60%). Pentru a reduce porozitatea (sau chiar a o elimina complet), pentru a crește proprietățile mecanice și a regla fin la dimensiuni precise, se utilizează un tratament suplimentar sub presiune (la rece sau la cald) al produselor sinterizate; uneori se mai foloseste si tratament termic, termochimic sau termomecanic suplimentar.

În unele variante ale tehnologiei metalurgiei pulberilor se elimină operația de turnare: pulberile sunt sinterizate și turnate în forme adecvate.

Etapele tehnologiei metalurgiei pulberilor

1. Prepararea pulberilor

– Măcinarea mecanică a metalelor în mori vortex, vibrații și cu bile (producerea de pulberi mari (100 sau mai multe microni) de formă neregulată);
– pulverizarea metalelor lichide în aer sau în apă: avantajele sale sunt capacitatea de a curăța eficient topitura de multe impurități, productivitate ridicată;
– producerea pulberilor de fier, cupru, wolfram, molibden prin reducerea la temperatură ridicată a metalului (de obicei din oxizi) cu carbon sau hidrogen;
– depunerea electrolitică a metalelor;
– disocierea termică a carbonililor metalici volatili (metoda carbonilului). Avantaje - obținerea de pulbere de fier fin dispersată (0-20 microni) de forma corectă, cu anumite proprietăți de inginerie radio.

2. Formarea de pulberi

Metoda principală de formare a pulberilor metalice este presarea în matrițe din oțel călit la o presiune de 200-1000 Mn/m2 pe prese automate de mare viteză. Compactele au o formă, dimensiune și densitate specificate luând în considerare modificările acestor caracteristici în timpul sinterizării și operațiunilor ulterioare. Importanța unor astfel de noi metode de formare la rece, cum ar fi presarea izostatică a pulberilor sub presiune generală, laminarea și tehnologia MIM este în creștere.

3. Sinterizarea pulberilor

Sinterizarea se realizează într-un mediu protector (hidrogen; atmosferă care conține compuși de carbon; vid; umpluturi de protecție) la o temperatură de aproximativ 70-85% din punctul de topire absolut, iar pentru aliajele multicomponente - puțin mai mare decât punctul de topire al cea mai fuzibilă componentă. Mediul de protecție trebuie să asigure reducerea oxizilor, să prevină formarea contaminării nedorite a produsului, să prevină arderea componentelor individuale (de exemplu, carbonul din aliaje dure) și să asigure siguranța procesului de sinterizare. Proiectarea cuptoarelor de sinterizare trebuie să asigure nu numai încălzirea, ci și răcirea produsului într-un mediu protector. Scopul sinterizării este obținerea de produse finite cu o densitate, dimensiune și proprietăți date sau semifabricate cu caracteristicile necesare prelucrării ulterioare. Utilizarea presării la cald (sinterizarea sub presiune), în special izostatică, este în expansiune.

Avantajele metalurgiei pulberilor

1. Capacitatea de a obține materiale greu sau imposibil de obținut prin alte metode. Acestea includ:

– unele metale refractare (wolfram, tantal);

– aliaje și compoziții pe bază de compuși refractari (aliaje dure pe bază de carburi de tungsten, titan etc.): compoziții și așa-numitele pseudoaliaje de metale care nu se amestecă sub formă topită, mai ales cu o diferență semnificativă a temperaturilor de topire (pentru exemplu, wolfram - cupru);

– compoziții de metale și nemetale (cupru - grafit, fier - plastic, aluminiu - oxid de aluminiu etc.);

– materiale poroase (pentru rulmenti, filtre, garnituri, schimbatoare de caldura), etc.

2. Posibilitatea obținerii unor materiale și produse cu indicatori tehnici și economici mai mari. Metalurgia pulberilor vă permite să economisiți metal și să reduceți semnificativ costul de producție (de exemplu, la fabricarea pieselor prin turnare și tăiere, uneori până la 60-80% din metal se pierde în porți, intră în așchii etc.).

3. Atunci când se utilizează pulberi de pornire pure (de exemplu, metoda carbonilului), este posibil să se obțină materiale sinterizate cu un conținut mai scăzut de impurități și cu o potrivire mai precisă la compoziția dată decât în ​​cazul aliajelor turnate convenționale.

4. Cu aceeași compoziție și densitate, materialele sinterizate, datorită particularității structurii lor, au în unele cazuri proprietăți mai mari decât cele topite, în special, influența adversă a orientării preferate (texturii), care se găsește într-un număr a metalelor turnate (de exemplu, beriliu), este mai puțin afectată din cauza condițiilor specifice pentru solidificarea topiturii. Un mare dezavantaj al unor aliaje turnate (de exemplu, oțelurile de mare viteză și unele oțeluri rezistente la căldură) este eterogenitatea accentuată a compoziției locale cauzată de segregare (procesul de separare a unei topituri inițial omogene pe măsură ce temperatura scade în două lichide nemiscibile). de diferite compoziţii) în timpul solidificării.

5. Dimensiunile și forma elementelor structurale ale materialelor sinterizate sunt mai ușor de reglat și, cel mai important, este posibil să se obțină tipuri de aranjament relativ și formă de granule care nu sunt atinse pentru metalul topit. Datorită acestor caracteristici structurale, metalele sinterizate sunt mai rezistente la căldură, sunt mai capabile să reziste efectelor fluctuațiilor ciclice de temperatură și stres, precum și radiațiilor nucleare, care sunt foarte importante pentru materialele de tehnologie nouă.

Dezavantajele metalurgiei pulberilor

  • costul relativ ridicat al pulberilor metalice;
  • necesitatea sinterizării într-o atmosferă protectoare, ceea ce crește și costul produselor din metalurgia pulberilor;
  • dificultatea fabricării de produse și piese de dimensiuni mari în unele cazuri;
  • dificultatea de a obține metale și aliaje în stare compactă, neporoasă;
  • necesitatea folosirii pulberilor de pornire pure pentru a obtine metale pure.

Defecte metalurgia pulberilor iar unele dintre avantajele sale nu pot fi considerate factori permanenți: în mare măsură depind de starea și dezvoltarea atât a metalurgiei pulberilor în sine, cât și a altor industrii. Pe măsură ce tehnologia se dezvoltă, metalurgia pulberilor poate fi forțată să iasă din anumite zone și, dimpotrivă, să cucerească altele.

Metalurgia pulberilor cuprinde următoarele grupe principale de operaţii tehnologice: obţinerea metalului iniţial pulberiși pregătirea unei încărcături (amestec) din ele; compactare pulberi(sau amestecuri ale acestora) în semifabricate; sinterizarea.

Chitanță. Pulberile utilizate în metalurgia pulberilor constau din particule cu dimensiuni cuprinse între 0,01 și 500 de microni. Primiți pulberi metale(sau compușii acestora) prin metode mecanice și fizico-chimice. Metodele mecanice includ măcinare solid metale sau combinația lor Și dispersie lichid metale sau aliaje. Solide zdrobit în mori cu măcinare corpuri (tambur rotativ, vibrații, mori planetare), acțiune de impact (vortex, jet, centrifugal) și cu piese rotative (atritoare, disc, cavitație, ciocan, rotativ). La măcinarea materialelor casante în mori, particulele de pulbere au o formă așchiată; la măcinarea materialelor plastice, au o formă solzoasă. Pulberile măcinate se caracterizează prin întărire prin muncă (o modificare a structurii și proprietăților cauzată de deformarea plastică) și, de regulă, sunt supuse recoacerii.

Dispersarea sau atomizarea lichidelor metaleȘi aliaje efectuat cu jet lichide sau gaz. La pulverizare apă sub mare presiune se folosesc duze de diferite forme. Proprietățile atomizate pulberi depinde de tensiune de suprafata topire, viteza de pulverizare, geometria duzei și alți factori. Pulverizare apă deseori efectuate într-un mediu azot sau argon. Spray apă se obțin pulberi de fier, oțel inoxidabil, fontă, nichel și alte aliaje. La pulverizarea unui jet topi gaz de înaltă presiune, dimensiunea particulelor este afectată de presiunea gazului, diametrul jetului de metal, designul duzei și natura aliajului. Ca spray gaz utilizare aer. azot, argon, apă aburi. Atomizarea metalului se realizează și prin metoda cu plasmă sau prin pulverizarea unui jet de metal în apă. Prin aceste metode se obtin pulberi de bronz, alama, cositor, argint, aluminiu etc. metale si aliaje.

Metode fizico-chimice de obţinere a metalului pulberi includ: restaurare oxizi metale carbon. gaze care conțin hidrogen sau hidrocarburi; metode metaloterme – reducerea oxizilor, halogenurilor sau a altor compuși metale alte metale; descompunerea carbonililor metalici, a compușilor organometalici; electroliza solutiilor apoase si a sarurilor topite. Pulberile de compuși de tip metal se obțin prin aceleași metode și, în plus, prin sinteză din substanțe simple.

Prin recuperare oxizi metale produce pulberi de Fe, Co, Ni, W, Mo, Cu, Nb și alte metale. Particule pulberi au o suprafață dezvoltată. Descompunerea carbonililor metale Se obțin pulberi de Ni, Fe, W, Mo cu particule sferice. Electroliza soluțiilor apoase de sare metale folosit pentru gătit pulberi Fe, Cu, Ni și electroliza sărurilor topite - pentru a obține pulberi Ti, Zr, Nb, Ta, Fe, U. În ambele cazuri, particule pulberi au formă dendritică.

Compactare. Scopul compactării pulberilor este obținerea de semifabricate (tije, țevi, benzi) sau semifabricate individuale care au formă similară cu produsele finale. În toate cazurile, după compactare, pulberea este transformată dintr-un corp care curge liber într-un material compact poros care are suficientă rezistență pentru a-și menține forma dată în timpul operațiunilor ulterioare.

Principalele tipuri de compactare sunt presare pe una și două fețe în matrici metalice rigide, laminare, presare izostatică cu lichid sau gaz, presare cu matriță, turnare cu alunecare, presare de mare viteză, inclusiv explozivă, turnare prin injecție. Compactarea se poate efectua la temperatura camerei (presare la rece, laminare) si la temperaturi ridicate (presare la cald, extrudare, laminare).

Compactarea pulberii în timpul presării are loc ca urmare a mișcării particulelor unele față de altele, ulterioare. deformare sau distrugere. La presiuni relativ mari, pulberi de plastic metale compactat în principal din cauza deformării plastice, a pulberilor casante metaleși compușii lor - ca rezultat al distrugerii și măcinarii particulelor. Blank presate din pulberi plastic metale mult mai rezistente decât cele fragile. Pentru a crește rezistența acestuia din urmă, un liant lichid este introdus în pulbere înainte de presare.

B. h. pulberile, în special în producția de produse de masă de forme simple, sunt presate în matrici metalice rigide (mulaje) folosind prese de tabletare, rotative și alte prese automate mecanice și hidraulice. După umplerea matricei, pulberea este presată sub presiune unul sau mai multe lovituri.

Presarea cu rolă este formarea continuă a semifabricatelor din pulberi folosind role pe laminoare. Pulberea poate fi introdusă în role prin gravitație sau prin forță. Ca rezultat al rulării, se obțin foi poroase, benzi și profile.

În timpul presării izostatice, pulberea sau piesele poroase sunt plasate într-o carcasă și supuse unei compresii cuprinzătoare. Procesul include umplerea carcasei, evacuarea și etanșarea acesteia, presarea izostatică efectivă și decomprimarea carcasei. Varietăți de presare izostatică - presare hidro- și gazostatică, mediile de lucru (presiunea de transmitere) în care se află, respectiv. lichide sau gaze. Presarea hidrostatică se efectuează de obicei la temperatura camerei; gazostatic - la temperaturi ridicate. Prin presare izostatică se obțin produse de forme complexe cu cea mai uniformă densitate pe întregul volum.

Se numește formarea semifabricatelor din amestecuri de pulbere și plastifiant prin presarea lor printr-un orificiu din muștiuc sau matriță. presarea piesei bucale. Vă permite să obțineți piese lungi cu densitate uniformă din greu de presat pulberi fragil metaleși conexiuni. Plastifiantul asigură vâscozitatea suficientă a amestecului și rezistența piesei de prelucrat.

Slip turning este turnarea produselor din slip, care sunt concentrate omogene. suspensii de pulberi cu stabilitate mare de agregare si sedimentare si fluiditate buna. Principalele tipuri de turnare cu barbotă sunt turnarea în matrițe poroase, turnarea din materiale termoplastice (turnare la cald) și turnarea electroforetică. La turnarea în matrițe poroase, fluxul de aspirație în pori lichide transportă de-a lungul particulelor de pulbere care se așează pe pereții porilor matriței. Slip termoplastic în condiții normale constă dintr-o pulbere și un liant termoplastic solid. Amestecul este încălzit la o temperatură la care liantul devine vâscos, matrița este umplută cu barbotă vâscoasă și apoi se răcește până când masa se întărește. Cu metoda electroforetică, turnarea are loc prin construirea treptată a unui strat de particule de alunecare, deplasându-se sub influența unui câmp electric către electrod - matriță și depunându-se pe acesta.

Presarea de mare viteză (dinamică, impuls, impact) se realizează prin deformarea rapidă a pulberii. Include presarea explozivă, hidrodinamică, cu impulsuri magnetice, unele tipuri de forjare și ștanțare, presare pe prese de mare viteză, baterii de piloți și ciocane.

Sinterizarea. Operația finală a metalurgiei pulberilor - sinterizarea - constă în tratarea termică a pieselor de prelucrat la o temperatură sub punctul de topire a cel puțin unuia dintre componente. Se realizează cu scopul de a crește densitatea și de a asigura un anumit set de proprietăți mecanice și fizico-chimice ale produsului. În etapa inițială a sinterizării, particulele alunecă unele față de altele, se formează contacte între ele și centrele particulelor se apropie. În această etapă, rata de creștere a densității (contracție) este maximă, dar particulele își păstrează în continuare individualitatea. În etapa următoare, corpul poros poate. este reprezentată de o combinație a două faze care se pătrund reciproc - faza materiei și „faza vidului”. În etapa finală, corpul poros conține pori izolați, iar compactarea are loc ca urmare a scăderii numărului și dimensiunii acestora. Sinterizarea sistemelor multicomponente este complicată de difuzia reciprocă. În acest caz sinterizarea poate apărea și cu formarea unei faze lichide (sinterizarea în fază lichidă).

Sinterizarea, de regulă, se realizează în medii protectoare (cel mai adesea gaze inerte) sau reducătoare (hidrogen, gaze care conțin hidrocarburi), precum și în vid. Încălzirea produselor se realizează în cuptoare electrice (vid, tip clopot, mufă, împingător, transportor, walk-through, ax, vatră ambulantă etc.), cuptoare cu inducție, curent direct. Sinterizarea și presarea pot fi combinate într-un singur proces (sinterizare sub presiune, presare la cald).

Materiale și produse. Materialele obținute prin metode de metalurgie a pulberilor se numesc materiale pulbere. Aceste materiale sunt împărțite în mod convențional în structurale, tribologice, filtru, aliaje dure, la temperatură înaltă, electrice, cu proprietăți nucleare speciale etc.

Materialele structurale sub formă de pulbere sunt utilizate pentru a face piese de mașini, mecanisme și dispozitive, cum ar fi roți dințate, flanșe, angrenaje, scaune și corpuri de supape, cuplaje, excentrice, came, șaibe, capace, carcase de rulmenți, piese de pompe, diferite discuri, bucșe etc. Cerințe de bază Aceste materiale pulbere au proprietăți mecanice îmbunătățite și eficiență a costurilor. Piesele realizate din materiale structurale sub formă de pulbere sunt împărțite în descărcate, ușoare, medii și puternice și în funcție de tipul de material glandă sau aliaje metale neferoase.

Materialele tribologice includ materiale antifricțiune și materiale de frecare. Structurile optime ale materialelor anti-fricțiune sunt o matrice dură și o umplutură moale. Pentru a crea o astfel de structură, cea mai eficientă este metoda metalurgiei pulberilor.Produsele antifricțiune obținute prin această metodă au un coeficient de frecare scăzut și stabil, rulare bună, rezistență mare la uzură și rezistență bună la priză. Produsele fabricate din materiale antifricțiune pulbere sunt auto-lubrifiante. Lubrifianții solizi (de exemplu grafit, selenide, sulfuri) sunt conținute în porii produsului în sine. Materialele pulbere antifricțiune pot fi utilizate atât pentru fabricarea elementelor volumetrice, cât și ca acoperiri aplicate pe substraturi. Un exemplu tipic de produse fabricate din materiale antifricțiune pulbere sunt lagărele de alunecare.

Materialele pulbere de frecare sunt utilizate în unitățile care transmit energie cinetică. Aceste materiale au rezistență ridicată la uzură, rezistență, conductivitate termică și uzură bună. Materialele de frecare sub formă de pulbere constau cel mai adesea din componente metalice și nemetalice. În același timp, componentele metalice asigură conductivitate termică și rulare ridicate, iar componentele nemetalice (SiO 2, A1 2 O 3, grafit etc.) măresc coeficientul de frecare și reduc tendința de blocare.

Filtrele din materiale pulverulente au o serie de avantaje în comparație cu alte produse poroase: un grad ridicat de purificare cu permeabilitate satisfăcătoare, rezistență ridicată la căldură, rezistență, rezistență la uzura abrazivă, conductivitate termică etc. Filtrele sunt realizate prin sinterizare slab turnată sau presată. pulberi bronz, oțel inoxidabil, nichel, titan, fier. Metodele de metalurgie a pulberilor fac posibilă producerea de filtre cu porozitate, permeabilitate și grad de purificare variabile și reglabile. Filtrele, împreună cu lagărele poroase, constituie partea principală a produselor poroase din materiale pulverulente. Metalurgia pulberilor este, de asemenea, utilizată pentru fabricarea de garnituri poroase, de dezghețare, retardanți de flacără, condensatoare, spume și materiale „transpirante”.

Produsele realizate din aliaje dure sub formă de pulbere, constând din carburi refractare dure și un liant metalic plastic, sunt obținute prin presarea amestecurilor pulberiși sinterizarea în fază lichidă. Aliajele dure sunt împărțite în cele care conțin WC (sau soluțiile sale solide cu alte carburi) și fără wolfram (pe baza de TiC și alți compuși refractari); Au duritate mare, rezistență și rezistență la uzură. Din solid aliaje fabricați unelte de tăiere metaleși alte materiale, ștanțare, tratare sub presiune, pentru forarea rocilor. Proprietățile multor unelte dure aliaje sunt semnificativ îmbunătățite atunci când pe suprafața produselor sunt aplicate acoperiri subțiri (grosi de câțiva micrometri) de compuși refractari.

Materialele sub formă de pulbere la temperatură înaltă includ aliaje pe bază de material refractar metale(W, Mo, Nb, Ta, Zr, Re, Ti etc.). Aceste aliaje sunt utilizate în aviație, inginerie electrică, inginerie radio etc.

Materialele electrice pulbere includ următoarele grupe principale: contact (pentru contact de rupere și alunecare), magnetic, conductiv electric etc. Contactele de rupere sunt proiectate pentru închiderea și deschiderea repetată (până la câteva milioane) a circuitelor electrice. Sunt fabricate din pulbere aliaje pe bază de Ag, W, Mo, Cu, Ni cu aditivi de grafit, oxizi Cd, Cu, Zn, etc. Contactele culisante sunt realizate din pulbere aliaje pe bază de Cu, Ag, Ni, Fe cu adaosuri de grafit, nitrură B, precum și sulfuri (pentru a reduce coeficientul de frecare); sunt utilizate în motoare electrice, generatoare de curent electric, potențiometre, colectoare de curent și alte dispozitive. Materialele metalice magnetice dure și magnetice moi sunt fabricate din pulbere aliaje pe baza de aliaj Fe, Co, Ni, Al, SmCo 5, Fe-Nd-B. Magnetodielectricii sunt compoziții multicomponente bazate pe un amestec de feromagnetice pulberi cu lianți care sunt izolatori (sticlă lichidă, bachelită, șelac, polistiren, diverse rășini). Dielectricul formează pe particulele feromagnetice o peliculă izolatoare continuă de duritate, rezistență și elasticitate suficientă, asigurând în același timp legarea mecanică a acestora. Feritele sunt produse numai prin metode de metalurgie a pulberilor.Materiale pulbere conductoare de electricitate și produsele realizate din acestea pentru diverse scopuri sunt fabricate în principal din cupru, aluminiu și aliajele acestora.

În energia nucleară se folosesc materiale pulbere (B, Hf, Cd, Zr, W, Pb, elemente de pământuri rare etc. și compușii acestora) cu proprietăți speciale ca absorbanți, moderatori, tije de control, precum și combustibil. tije (folosind pulberi dioxid, carbură, nitrură U și pulberi compuși refractari ai altor elemente transuranice)

Lit. Shvedkov E. L., Denisenko E. T., Kovensky I. I., Dicționar-carte de referință despre metalurgia pulberilor, K.. 1982; Kiparisov S.S., Libenson G.A., Metalurgia pulberilor, ed. a II-a, M., 1980; Metalurgia pulberilor în Istoria URSS. Starea curenta. Perspective, ed. I. N. Frantsevici și V. I. Trefilov, M., 1986; Metalurgia pulberilor și acoperiri prin pulverizare, ed. B. S. Mitina, M., 1987 Iu V. Leninski

Publicat pe site-ul www.s-metall.com.ua

Conținutul articolului

METALURGIA PULBERILOR, tehnologie pentru obținerea pulberilor metalice și fabricarea produselor din acestea, precum și din compoziții de metale cu nemetale. În metalurgia convențională, produsele metalice sunt produse prin prelucrarea metalelor folosind metode precum turnarea, forjarea, ștanțarea și extrudarea. În metalurgia pulberilor, produsele sunt produse din pulberi cu dimensiuni ale particulelor de la 0,1 microni până la 0,5 mm prin turnare prin presare la rece și tratament ulterior la temperatură înaltă (sinterizare). Metalurgia pulberilor este economică din punct de vedere al materialelor și, ca și metodele tradiționale de prelucrare a metalelor, produce piese cu proprietățile mecanice, electrice și magnetice dorite. Produsele din metalurgia pulberilor sunt utilizate într-o varietate de industrii, inclusiv aerospațială, electronică și transport.

Metodele de metalurgie a pulberilor au început să fie dezvoltate în secolul al XX-lea. pentru metale care nu pot fi prelucrate prin metode convenţionale. De exemplu, wolfram nu poate fi topit și prelucrat folosind metode convenționale de turnare, deoarece punctul său de topire este foarte ridicat (3410 ° C). Prin urmare, de exemplu, filamentul de wolfram pentru lămpile electrice incandescente este extras din margele de wolfram obținute prin presarea și sinterizarea pulberii de tungsten. Pulberile de tungsten, tantal și carbură de titan sunt amestecate cu pulberi de cobalt și nichel, apoi presate la rece și sinterizate. Rezultă materiale metal-ceramice dure (carburi cimentate), potrivite pentru tăierea metalelor și pentru găurirea rocilor. Rulmenții din bronz cu autolubrifiere pot fi fabricați numai folosind metode de metalurgie a pulberilor. Porii bronzului sunt umpluți cu ulei lubrifiant, care curge pe suprafața de lucru a rulmentului sub acțiunea forțelor capilare, ca un fitil. Metodele industriale de metalurgie a pulberilor prelucrează, de asemenea, fier, oțel, staniu, cupru, aluminiu, nichel, tantal, bronz și aliaje de alamă.

Tehnologie.

Pulberile metalice se obțin prin reducerea metalelor din oxizii sau sărurile acestora, depunerea electrolitică, atomizarea unui jet de metal topit, disocierea termică și zdrobirea mecanică. Cea mai comună metodă este recuperarea metalelor (fier, cupru sau wolfram) din oxizii corespunzători, urmată de electrorafinare. Concasarea mecanica produce pulberi (cu particule de dimensiunea si forma dorita) de crom, mangan, fier si beriliu.

Procesul tehnologic de fabricare a produselor din pulberi metalice consta in urmatoarele operatii: pregatirea amestecului pentru turnare, turnarea semifabricatelor sau a produselor si sinterizarea acestora. Turnarea semifabricatelor sau a produselor se realizează prin presare la rece sub presiune înaltă (30–1000 MPa) în matrițe metalice. Sinterizarea produselor din pulberi metalice omogene se efectuează la o temperatură de 70-90% din temperatura de topire a metalului. În amestecuri, coeziunea maximă se realizează în apropierea punctului de topire al componentului principal, iar în carburile cimentate - în apropierea temperaturii de topire a liantului. Odată cu creșterea temperaturii și creșterea duratei de sinterizare, contracția și densitatea cresc, iar contactele dintre boabe se îmbunătățesc. Pentru a evita oxidarea, sinterizarea se realizează în atmosferă reducătoare (hidrogen, monoxid de carbon), în atmosferă de gaze neutre (azot, argon) sau în vid.

Aplicație.

Gama de produse fabricate prin metode de metalurgie a pulberilor este foarte largă și este în continuă extindere. Acestea includ angrenaje, pârghii, came și pistoane pentru industria auto, inginerie mecanică, energie, comunicații, construcții, minerit și industria aerospațială. Monedele (de exemplu, nichelul canadian) sunt realizate dintr-o bandă obținută prin laminarea la rece a pulberii de nichel. Pulberea de fier este folosită ca purtător de toner în fotocopiatoare și ca ingredient în produsele din cereale și pâinea nutritivă. Pulberea de aluminiu servește ca componentă a betonului celular, a vopselelor și pigmenților și a combustibilului solid pentru rachete. Vezi si

PRODUCEREA PURBURILOR METALICE SI PROPRIETATIILE LOR

Clasificarea metodelor de producere a pulberilor

Producția de pulberi este prima operațiune tehnologică a metodei metalurgiei pulberilor. Metodele de producere a pulberilor sunt foarte diverse, ceea ce permite proprietăților acestora să varieze foarte mult. Aceasta, la rândul său, face posibilă conferirea produselor sub formă de pulbere a proprietăților fizice, mecanice și a altor proprietăți speciale necesare. În plus, metoda de fabricare a pulberii determină în mare măsură calitatea și costul acesteia. Metodele de producere a pulberilor sunt împărțite în mecanice și fizico-chimice. Metodele mecanice asigură transformarea materiei prime în pulbere fără a modifica semnificativ compoziția sa chimică. Cel mai adesea, se utilizează măcinarea materialelor solide în mori de diferite modele și dispersia topiturii. Metodele fizico-chimice includ procese tehnologice de producere a pulberilor asociate cu transformările fizico-chimice ale materiei prime. Ca urmare, pulberea rezultată diferă semnificativ în compoziția chimică de materialul original.

Metode mecanice de producere a pulberilor

Principalele metode mecanice de producere a pulberilor includ: 1. Zdrobirea și măcinarea materialelor solide. Măcinarea așchiilor, a resturilor și a materialelor compacte se realizează în bile, vortex, ciocan și alte mori, eficiență. dintre care este relativ mic. Se obțin pulberi de Fe, Cu, Mn, alamă, bronz, crom, aluminiu și oțel. 2. Dispersia topită. Fluxul de metal topit este dispersat mecanic (sub influența forțelor centrifuge etc.) sau acționând asupra acestuia cu un flux de purtător de energie (gaz sau lichid). Se obțin pulberi de aluminiu, plumb, zinc, bronz, alamă, fier, fontă și oțel. 3. Granularea topită. Pulberea se formează atunci când metalul topit este turnat într-un lichid (cum ar fi apa). Se obțin pulberi mari de fier, cupru, plumb, staniu și zinc. Adidas Soldes 4. Prelucrarea metalelor dure (compacte) prin tăiere. La prelucrarea metalelor turnate sau aliajelor, este selectat un mod de tăiere care asigură mai degrabă formarea de particule decât de așchii. Se obțin pulberi de oțel, alamă, bronz și magneziu. Măcinarea mecanică a metalelor compacte este larg răspândită în metalurgia pulberilor. Măcinarea poate fi zdrobire, măcinare, abraziune. Cel mai recomandabil este să folosiți șlefuirea mecanică în producția de pulberi de metale și aliaje fragile, cum ar fi aliajele Si, Be, Cr, Mn, Al și Mg, etc. Măcinarea metalelor ductile vâscoase (Zn, Al, Cu) este dificilă, deoarece sunt în mare parte aplatizate, în loc să fie distruse. La măcinare, zdrobirea și impactul sunt combinate (pentru particule mari) și abraziunea și impactul (pentru măcinarea fină). În timpul zdrobirii, energia cheltuită este cheltuită pe deformarea elastică și plastică, pe căldură și pe formarea de noi suprafețe. Când sunt zdrobite sub influența forțelor externe, în cele mai slabe locuri ale corpului se formează fisuri închise sau fisuri care încep de la suprafață. Fractura apare atunci când fisurile traversează un solid de-a lungul întregii sale secțiuni transversale în una sau mai multe direcții. În momentul distrugerii, tensiunile din corpul deformant depășesc o anumită valoare limită (rezistența finală a materialului). Munca cheltuită la măcinare este suma de . Termenul este energia cheltuită pentru formarea de noi interfețe în timpul distrugerii unui solid (- energia de suprafață specifică, - creșterea suprafeței care apare în timpul măcinarii). Termenul exprimă energia de deformare (K este munca de deformare elastică și plastică pe unitatea de volum a unui corp solid și este partea din volum a corpului care a suferit deformare). Cu strivire mare, suprafața nou formată este mică. De aceea<< и расход энергии приблизительно пропорционален объему разрушаемого тела. При тонком измельчении вновь образующаяся поверхность очень велика и >> . Prin urmare, consumul de energie pentru măcinare este aproximativ proporțional cu suprafața nou formată. Dintre metodele de măcinare a materialelor solide, cele mai răspândite sunt prelucrarea metalelor prin tăiere cu formarea de așchii mici sau rumeguș, măcinarea metalului în bile, vortex, ciocan și alte mori și dispersia ultrasonică. Ca exemplu, luați în considerare măcinarea în mori cu bile.

Cel mai simplu aparat pentru măcinarea materialelor solide zdrobite este o moară cu bile rotativă, care este un tambur metalic cilindric (Figura 2). În interiorul tamburului se află corpuri de șlefuit de formă poliedrică sau rotundă, cel mai adesea bile de oțel sau carbură. Când moara se rotește, corpurile de măcinare se ridică la o anumită înălțime în sensul de rotație, apoi cad sau se rostogolesc și zdrobesc materialul, zdrobindu-l și zdrobindu-l. Relația dintre zdrobirea și acțiunea abrazivă a mediului de măcinare în moara depinde de raportul dintre diametrul cilindrului D și lungimea cilindrului L pentru același volum. La D:L>3 predomină acțiunea de strivire a mediilor de măcinare (utilă pentru măcinarea corpurilor casante), la D:L<3 — истирающее действие (более эффективное для измельчения пластичных материалов). На интенсивность и механизм размола оказывают сильное влияние скорость вращения барабана мельницы, число и размер размольных тел, масса измельчаемого материала, продолжительность и среда размола. С увеличением скорости вращения барабана мельницы размольные тела падают с большей высоты, производя главным образом дробящее действие. При дальнейшем увеличении скорости вращения барабана размольные тела будут вращаться с барабаном и материал будет измельчаться незначительно. Эту скорость называют критической скоростью вращения.

Să luăm în considerare comportamentul unui singur corp de măcinare, de exemplu o minge (Figura 3). O singură minge cu greutatea P pe suprafața unui tambur de moara care se rotește cu viteza v (m/s) în punctul t va fi sub influența unei forțe centrifuge egale cu Pv 2 /gR. unde g este accelerația datorată gravitației, R este raza interioară a tamburului morii. La unghiul de elevație, forța propriei greutăți a bilei poate fi descompusă în forțe, dintre care una este direcționată radial și este egală cu Р sin, iar cealaltă este direcționată tangențial și este egală cu Р cos. Ignorând frecarea, se poate stabili că o singură minge va fi ținută pe peretele tamburului până când (Pv 2 /gR) = P sin, sau (v 2 /gR) = sin. Canada Goose Banff Dacă viteza de rotație n este astfel încât în ​​momentul în care mingea trece prin zenit, la care = 90 o, bila rămâne pe peretele tamburului, atunci sin 90° = v 2 /gR = 1, sau v 2 = gR. În acest caz, numărul de rotații al tamburului morii este ncr (rpm) și v = Dncr. l60, deci 2 D 2 n cr. 2 /60 2 = g D/2 (1) unde D este diametrul interior al tamburului morii. De aici găsim, rpm: n cr. = g/2 2 (60/ D)=42,4/ D (2) Procesul de măcinare este influențat în mare măsură de masa bilelor și de raportul acestuia față de masa materialului de zdrobit. De obicei, în moară sunt încărcate 1,7-1,9 kg de bile de oțel la 1 litru. volum. În acest caz, factorul de umplere al tamburului morii este optim și este de 0,4 - 0,5. La valori mari, bilele se ciocnesc unele de altele, pierzând energie și nu produc o acțiune de șlefuire suficient de eficientă, iar cu o încărcătură mai mică de bile, productivitatea dispozitivului de șlefuit scade brusc. Cantitatea (masa) de material încărcat pentru măcinare trebuie să fie astfel încât după începerea măcinarii volumul acestuia să nu depășească volumul golurilor (golurilor) dintre corpurile de măcinare. Dacă există mai mult material, atunci partea din acesta care nu se potrivește în goluri este zdrobită mai puțin intens. De obicei, raportul dintre masa corpurilor de măcinare și masa materialului zdrobit este de 2,5 - 3. Cu măcinarea intensivă, acest raport crește la 6 - 12 și chiar mai mult. Mărimea suportului de măcinat (diametrul bilelor) afectează și procesul de măcinare. Dimensiunea suportului de măcinat trebuie să fie între 5 - 6% din diametrul intern al tamburului de măcinare. Este mai bine să folosiți un set de medii de măcinat în funcție de dimensiune (de exemplu, cu un raport de 4:2:1). Pentru a intensifica procesul de măcinare, acesta se realizează într-un mediu lichid, care împiedică atomizarea materialului. În plus, pătrunzând în microfisurile particulelor, lichidul creează o presiune capilară mare, favorizând măcinarea. Lichidul reduce, de asemenea, frecarea atât între corpurile de măcinare, cât și între particulele materialului prelucrat. Mediul lichid este de obicei alcool, acetonă, apă, unele hidrocarburi etc. Durata măcinarii variază de la câteva ore la câteva zile. Pentru morile rotative cu bile, raportul dintre dimensiunile medii ale particulelor pulberii înainte și după măcinare, numit grad de măcinare, este de 50 - 100. Forma particulelor obținute ca urmare a măcinării în morile rotative cu bile este de obicei fragmentară, adică neregulate, cu margini ascuțite, iar rugozitatea suprafeței lor este redusă.

Sunt posibile mai multe moduri de măcinare. Asics gel nimbus 18 soldes În cele din urmă, poate fi creată o altă versiune a modului de șlefuire, numită modul sliding. Când utilizați mori cu o suprafață interioară netedă a tamburului și o sarcină relativă mică, mediile de măcinare nu circulă în interiorul tamburului morii. Întreaga lor masă alunecă pe suprafața tamburului rotativ și mișcarea lor reciprocă este aproape absentă. Acest mod se numește modul de alunecare (sectorul ABC, Figura 4, a). Zdrobirea materialului în acest mod de măcinare este ineficientă, deoarece are loc prin abraziunea acestuia numai între suprafața exterioară a corpurilor de măcinare și peretele tamburului morii. La obținerea materialelor zdrobite cu o dimensiune a particulei de aproximativ 1 micron, măcinarea prin zdrobire prin căderea bilelor devine ineficientă. În astfel de cazuri, se folosește modul de rulare cu bile (Figura 4, b), în care acestea nu cad, ci se ridică împreună cu peretele tamburului rotativ al morii și apoi se rulează în jos pe suprafața înclinată formată de masa lor. Materialul sfărâmat este abrazat între bilele care circulă în volumul ocupat de masa lor. În modul de rulare, se disting patru zone de mișcare a bilelor: zona de ascensiune a acestora de-a lungul peretelui tamburului la o anumită viteză nu foarte mare, zona de rulare la cea mai mare viteză, zona în care bilele rulate se întâlnesc cu peretele tamburului , și zona centrală de stagnare în care bilele sunt aproape nemișcate. Prin creșterea vitezei de rotație a tamburului morii, este posibilă creșterea eficienței modului de laminare prin îngustarea sau eliminarea completă a zonei de stagnare în sarcina cu bile. Prezența rulării sau alunecării corpurilor de măcinare în timpul rotației tamburului morii depinde (toate celelalte lucruri fiind egale) de sarcina relativă. La încărcarea unui număr mare de bile (sau de măcinare a corpurilor de altă formă, dar neapărat poliedrică), are loc rostogolirea, iar cu o sarcină mică are loc alunecarea. Prin modificarea cantității de încărcare a morii cu medii de măcinare, este posibil să se obțină un mod de laminare în unele cazuri și un mod de alunecare în altele, iar în funcție de modul stabilit, eficiența de măcinare va fi diferită. jordan 5 femme Pe lângă mori rotative, mori cu vibrații, planetare, centrifuge și giroscopice (rotative față de axele orizontale și verticale), mori cu un rotator cu inducție magnetică (pentru materiale feromagnetice), mori vortex (măcinare prin crearea fluxurilor vortex create de două se mai folosesc elice), situate una vizavi de alta), mori cu ciocane (un ciocan este folosit pentru a zdrobi materialele spongioase). O altă metodă comună de producere a pulberilor este dispersia topiturii. Dispersarea metalului sau aliajului topit cu un jet de gaz comprimat, lichid sau mecanic face posibila obtinerea de pulberi numite atomizate. asics cos Procesul se caracterizează prin productivitate ridicată, fabricabilitate, grad de automatizare și consum relativ scăzut de energie și este ecologic. Producția industrială de pulberi în țara noastră este în raport de 4-5: 1 în favoarea pulberilor atomizate. timberland soldes În prezent, metoda sputtering este utilizată pe scară largă pentru a produce nu numai pulberi de fier, oțel și alte aliaje pe bază de fier, ci și pulberi de aluminiu, cupru, plumb, zinc, metale refractare (titan, wolfram etc.), precum precum și aliaje pe bază de aceste metale neferoase. Pulverizarea este foarte eficientă în producerea de pulberi de aliaje multicomponente și asigură uniformitatea volumetrică a compoziției chimice, structura optimă și structura fină a fiecărei particule rezultate. Acest lucru se datorează supraîncălzirii topiturii înainte de dispersie, ceea ce duce la un grad ridicat de omogenitate la nivel atomic datorită distrugerii complete a structurii ereditare a stării solide și amestecării intense și cristalizării particulelor dispersate cu viteze mari de răcire. - de la 10 3 - 10 4 la câteva zeci și chiar sute de milioane de grade pe secundă. Metodele de pulverizare a unei topituri metalice diferă în funcție de tipul de energie consumată (încălzire prin inducție sau indirectă, arc electric, electronic, laser, plasmă etc.), tipul de forță asupra topiturii în timpul dispersării (impact mecanic, energia gazului și apei). curgeri, gravitaționale, centrifuge, ultrasunete etc.) și după tipul de mediu pentru crearea și dispersia acestuia (reductiv, oxidativ, inert sau orice alt mediu dintr-o compoziție dată, vid). Esența obținerii pulberilor metalice dintr-o topitură este de a perturba continuitatea curgerii acesteia (jet sau film) sub influența diferitelor surse tulburări cu apariția particulelor dispersate.

Atomizarea centrifugă este unul dintre principalele tipuri de dispersie a topiturii. nike air max 90 bleu Conform metodei electrodului rotativ, atomizarea are loc în momentul formării topiturii (Figura 5 - arc electric, sau fascicul de electroni, plasmă sau alte surse de energie). Formată la capătul electrodului consumabil, care se rotește cu o viteză de 2000–20000 rpm, o peliculă topită cu o grosime de 10–30 μm sub influența forțelor centrifuge se deplasează la periferie și se rupe de pe margine sub formă de particule predominant picături. 100–200 μm în dimensiune (creșterea diametrului electrodului consumabil și viteza de rotație a acestuia duce la scăderea dimensiunii particulelor de picături) Cristalizarea picăturilor cu o viteză de răcire de ordinul a 10 4 °C/sec are loc într-o atmosferă de gaz inert.

Cu alte scheme de dispersie (Figura 6), topirea metalului se realizează autonom, în afara zonei de pulverizare. Când un jet de topitură este alimentat pe un disc care se rotește cu o viteză de până la 24.000 rpm, pe suprafața sa concavă se formează o peliculă de metal lichid, din care picături-particule de dimensiunea predominant.<100 мкм и кристаллизуются в атмосфере инертного газа со скоростью 10 5 – 10 6 °С/сек. В последнее время активно развиваются методы распыления расплавов, обеспечивающие очень высокие скорости охлаждения частиц. Один из вариантов, обеспечивающий затвердевание жидкой капли со скоростью 10 7 – 10 8 °С/с, позволяет получать так называемые РИБЗ – (распыленные и быстрозакаленные порошки), когда на пути летящей капли устанавливают охлаждаемый экран под углом 15–45° к направлению ее движения; при ударе об экран капля перемещается по его поверхности и последовательно кристаллизуется в виде частицы пластинчатой формы.

Într-o instalație de răcire ultra-rapidă în vid sau gaz inert (Figura 7, a), picăturile de topitură 1 sunt suflate de argon dintr-o gaură dintr-un creuzet de grafit 2 situat într-un cuptor cu inducție tubular 3 și cad pe un cupru. cristalizator 4 în formă de aripă, care se rotește cu o viteză de până la 10 4 rpm/min (viteza contrară de mișcare a picăturii și a cristalizatorului până la 500 m/s). Solidificarea cu viteză mare a topiturii asigură extragerea unor volume mici de metal prin marginea unui disc care se rotește rapid (2000–5000 rpm) din material foarte conductiv termic în plan vertical (Figura 6, b). La contactul cu topitura, un anumit strat de metal se solidifică pe marginea discului, apoi părăsește topitura și se răcește, după care particula este separată de marginea discului (viteza de răcire 10 6 – 10 8 ° C/ s). În orice caz, metodele de pulverizare în timpul cristalizării unei picături de topitură cu o viteză mai mare de 10 6 °C/s conduc la producerea de pulberi ale căror particule au o structură amorfă, dându-le proprietăți extrem de specifice care fac posibilă crearea unor materiale unice. pentru diferite ramuri ale tehnologiei.

Metode fizico-chimice de producere a pulberilor

Să dăm o scurtă descriere a unor metode fizice și chimice de producere a pulberilor. 1. Reducerea chimică: a - reducerea are loc din oxizi și alți compuși metalici solizi. Această metodă este una dintre cele mai comune și mai economice metode. În general, cea mai simplă reacție de reducere poate fi reprezentată ca: MeA + X<—>Me + XA ± Q (3) unde Me este orice metal a cărui pulbere doresc să o obțină; A – componenta nemetalica a compusului MeA redus (oxigen, clor, fluor, reziduu de sare etc.); X – agent reducător; Q este efectul termic al reacției. Agenții reducători sunt gazele (hidrogen, gaz natural transformat etc.), carbonul solid (cocs, funingine etc.) și metale (sodiu, calciu etc.). Materiile prime sunt minereuri oxidate, concentrate de minereu, deșeuri și produse secundare ale producției metalurgice (de exemplu, scara de moară), precum și diverși compuși chimici ai metalelor. În acest fel, se obțin pulberi de Fe, Cu, Ni, Co, W, Mo, Ti, Ta, Zr, U și alte metale și aliajele acestora, precum și compuși cu nemetale (carburi, boruri etc.) b - reducerea chimică a diverșilor compuși metalici din soluții apoase. Această metodă este, de asemenea, una dintre cele mai economice metode de a produce pulberi metalice de înaltă calitate. Agentul reducător este hidrogenul sau monoxidul de carbon. Materiile prime sunt soluții de acid sulfuric sau amoniac ale sărurilor metalelor corespunzătoare. Ca exemplu de aplicare a acestei metode, luați în considerare producția de pulbere de cupru. Cuprul poate fi izolat prin reducere cu hidrogen din soluții atât acide, cât și alcaline. De obicei se folosește o soluție de sulfat de cupru sau sare complex cupru-amoniu; reacțiile de reducere au forma: CuSO 4 + H 2 = Cu + H 2 SO 4 (4) SO 4 + H 2 + 2H 2 O = Cu + (NH 4) 2 SO 4 + 2NH 4 OH (5) Reducerea este efectuată la o presiune totală a gazului de 2,4–3,5 sau 3,5–4,5 MPa și o temperatură de 140–170 sau, respectiv, 180–200 o C. Recuperarea cuprului în sediment este de aproximativ 99%. Viteza procesului de reducere crește odată cu creșterea cantității de cupru în suspensie. Puritatea chimică a pulberilor obținute în acest mod este ridicată (99,7–99,9% Cu,<0,1%O 2 , <0,01%Fe), а себестоимость меньше себестоимости электролитических порошков меди. Форма частиц может быть самой разнообразной: дендритной, округлой и др. Таким путем получают порошки Cu, Ni, Co, Ag, Au. nike air max 90 в — химическое восстановление газообразных соединений металлов. Порошки металлов высокой чистоты можно получить из низкокипящих хлоридов и фторидов вольфрама, молибдена, рения, ниобия или тантала по реакции: МеГ х + 0,5хН 2 = Ме + хНГ (6) где Г – хлор или фтор. Для получения высокодисперсных порошков металлов или их соединений (карбидов, нитридов и др.) перспективны плазмохимические методы. Восстановителем служит водород или углеводороды и конвертированный природный газ. Низкотемпературную (4000–10000°С) плазму создают в плазмотроне электрической дугой высокой интенсивности, через которую пропускают какой-либо газ или смесь газов. В плазменной восстановительной струе происходит превращение исходных материалов в конденсированную дисперсную фазу. Метод используется для получения порошков тугоплавких металлов W, Mo, Ni. 2. Электролиз водных растворов или расплавленных солей различных металлов. На катоде под действием электрического тока осаждают из водных растворов или расплавов солей чистые порошки практически любых металлов. Стоимость порошков высока из-за больших затрат электроэнергии и сравнительно низкой производительности электролизеров. Таким путем получают из водных растворов – порошки Cu, Ni, Fe, Ag, а из расплавленных сред – порошки Ta, Ti, Zr, Fe. 3. Диссоциация карбонилов. Карбонилами называют соединения элементов с СО общей формулы Ме а (СО) с. Карбонилы являются легколетучими, образуются при сравнительно небольших температурах и при нагревании легко разлагаются. В промышленных масштабах диссоциацией карбонилов производят порошки Ni, Fe, Со, Сr, Мо, W и некоторых металлов платиновой группы. Схематически карбонил — процесс идет по схеме: Me a б b + сСО —>bB + Me a (CO) c (7) Me a (CO) c -> aMe + cCO (8) În prima fază a reacției (7), materia primă Me a B b care conține metalul Me în combinație cu substanța de balast B, interacționează cu CO, formând un produs intermediar (carbonil). În a doua fază, când este încălzit, carbonilul metalic se descompune conform reacției (8) în metal și CO. Reacția (7) pentru formarea carbonilului are loc oriunde CO intră în contact cu suprafața metalului din materia primă: în afara corpului solid, în fisurile și porii acestuia. În unele cazuri, este posibilă formarea mai multor carbonili. Disocierea termică a carbonilului în metal și CO are loc în cele mai multe cazuri la o temperatură scăzută. În primul moment apar atomi de metal și molecule gazoase de CO. Particulele de pulbere se formează ca urmare a cristalizării metalului vaporos în două etape: în primul rând, se formează nucleele, iar apoi se formează particule de pulbere de diferite forme, care este rezultatul adsorbției vaporilor de metal pe suprafața fiecăruia dintre ele. nucleele. Extinderea producției de pulberi de carbonil este îngreunată semnificativ de costul lor ridicat, deoarece sunt de zeci de ori mai scumpe decât pulberile reduse de metale similare. 4. Saturația prin difuzie termică. Straturile alternative sau un amestec de pulberi de metale diferite sunt încălzite la o temperatură care asigură interacțiunea lor activă. Se obțin pulberi de alamă, aliaje pe bază de crom și oțeluri înalt aliate. 5. Evaporare și condensare. Pentru a obține pulberea, metalul este evaporat și apoi vaporii acestuia sunt condensați pe o suprafață rece. Pulberea este fin dispersată, dar conține o cantitate mare de oxizi. Se obțin pulberi de Zn, Cd și alte metale cu temperaturi scăzute de evaporare. 6. air max griffey Coroziunea intergranulară. Într-un metal compact (turnat) sau dintr-un aliaj, straturile intercristaline sunt distruse folosind un agent chimic de gravare.